适用范围
行业现状
目前我国工业领域存在大量余热资源未加利用,在能耗较高的钢铁、建材、石化等行业尤其如此。
在钢铁行业,钢铁厂炼铁、炼钢工序环节会产生大量含有余热的废气,如高炉废烟气、转炉烟气等,具有很高的利用价值。
在水泥行业,我国新型干法水泥生产技术的普及率已达70%以上,产生的烟气为中低温烟气,一般在400℃以下,通过配套建设相应的余热发电装置,可回收的低温余热折合100万tce以上。 在石化行业,低温余热一般是指温度低于130℃的物流所携带的热量,其在炼厂总能耗中占
有相当大的比例,有的高达60%。低温余热产生的环节—般为常减压装置中抽出产品的冷却热量等,可利用的余热资源量十分可观。
在有行业,铝冶炼过程因受工艺技术条件的限制,有些氧化铝厂煤气发生炉生产出的350-550℃高温煤气,必须经过循环水喷淋、洗涤塔洗涤降温到35℃后才能供生产使用,产生大量余热资源,可采用适当的余热回收技术对其进行回收利用。
目前应用该技术可实现节能量4万tce/a,减排约11万tCO2/a。
成果简介
1、技术原理
该技术是一种新型的低品质能源动力机。热流体(蒸汽、热液或汽液两相流体)进入螺杆齿槽,热流体能量推动螺杆转动旋转,齿槽容积增加,流体降压膨胀做功,最后排出,实现能量转换。其功率从主轴阳螺杆输出,驱动发电机发电或驱动负载节电。 2、关键技术
(1)对做功热介质适应性强,无特殊要求。该技术可同时适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽液两相和较高温度热水;也适合于高盐分和结垢的介质状态。
(2)对负荷变化和进排汽参数变化,适应性很强。即:允许负荷和参数在大范围内波动变化,而驱动工作效率降幅很小,与设计值接近,并能维持稳定的高效率,运转平稳、安全、可靠。
3、工艺流程
设备结构如图1:
图1 螺杆膨胀动力机结构简图
工艺流程见图2:
图2 应用螺杆膨胀机的系统工艺流程图
主要技术指标
动力机内功率:65%-80%;
运行功率范围:30%-100%;进口介质压力:0.3MPa-3.0MPa;进口介质温度:120-300℃;
做功介质类型:过热蒸汽、饱和蒸汽、湿蒸汽、热水、含盐污染热源介质和其他化工物质;
机组转速:1000-3000rpm;拖动负载:发电机直接发电、其他转动设备,如水泵等;冷却水要求:流量≥2t/h,无杂质和腐蚀的工业水。
技术水平
螺杆膨胀动力机已通过了一系列国家级、部委级的技术评审和鉴定,主要包括:
国家“八五”科技攻关大试;获江西省科学技术厅“江西省重点新产品技术鉴定证书”;获江西省机械厅“新产品新技术鉴定验收证书”;获第八届中国国际高新技术成果交易会自主知识产权证书;获联合国工业发展机构2006年“蓝天奖”提名奖第一名;获国家知识产权局颁发的发明
专利证书。
目前已广泛应用于电力、化工、石油、冶金、轻工、建材、纺织等工业领域,国内市场产品销售已达230多台。
典型案例
典型用户:西藏羊八井、新余钢铁厂、九江电厂、中石油银川炼化厂、广东造纸厂、华能北京、山东胜利发电厂、江苏南通唐闸热电厂、沙湖纸业、江苏天生港发电厂
典型案例1:新钢厚板厂
建设规模:装机300kW加热炉放散蒸汽发电。
主要改造内容:安装1台螺杆膨胀动力机,直接从放散口将蒸汽引入动力机,蒸汽作功发电。
节能技改投资额260万元,建设期3个月。年发电150万kWh,相当于年节能525tce,投资回收期4年。
典型案例2:国电九江电厂
建设规模:装机300kW锅炉排污水发电项目。
主要改造内容:将排污水经调压后引入动力机,排污水作功发电后加热冷水利用。
节能技改投资额260万元,建设期3个月。年发电170万kWh,供热水18万t,相当于年节能2066tce,投资回收期1.5年。
市场前景
目前该技术在各行业都有应用,但推广比例还较小,基本在1%以下,预计近几年将得到广泛推广。以钢铁和石化行业为例,预计未来5年,该技术在行业内的推广潜力可达到80%,预计投资总额25亿元,节能能力67万tce/a,减排能力177万tCO2/a。